Une expérience quantique fait émerger l’ordre du chaos sur 100 qubits

Des chercheurs de l’université Rutgers, d’IBM et d’établissements partenaires ont fait évoluer vers un état ordonné un système quantique délibérément chaotique utilisant jusqu’à 100 qubits, les unités de base d’un ordinateur quantique. Ils ont démontré la possibilité de répéter des mesures et des opérations de rétroaction pendant que le processeur continuait de fonctionner, mettant à l’épreuve une capacité importante pour rendre les machines plus fiables.

L’étude, publiée dans Nature Physics le 9 octobre, a utilisé le processeur Quantum Heron d’IBM. L’équipe a alterné des opérations qui brouillaient l’information entre qubits voisins et des mesures suivies de réinitialisations qui ramenaient certains qubits vers un état choisi. Les circuits les plus grands combinaient environ 5 000 opérations reliant des paires de qubits et environ 5 000 réinitialisations.

Lorsque le brouillage dominait, le système restait chaotique. Dès que les opérations de contrôle devenaient suffisamment fréquentes, il basculait nettement vers l’ordre. Cette transition est devenue plus nette à mesure que les chercheurs testaient des systèmes plus grands, conformément à leurs prévisions théoriques.

La distinction est importante : il ne s’agissait pas encore d’une démonstration de correction d’erreurs protégeant un calcul. Réinitialiser des qubits dans un état choisi n’est pas la même chose que préserver une information quantique utile, facilement perturbée par les interférences et les opérations imparfaites.

L’expérience a montré que le matériel actuel peut coordonner des milliers d’opérations, de mesures et de réinitialisations au sein d’un système quantique de taille importante. Associer cette capacité de rétroaction à des méthodes protégeant l’information tout au long d’un calcul reste un objectif pour les recherches futures.